Acta NaturaeActa NaturaeActa Naturae2075-8251Acta Naturae Ltd1162310.32607/actanaturae.11623Research ArticlesЭкспериментальные статьиResearch ArticleThe Signaling Pathways Controlling the Efficacy of Glioblastoma TherapyСигнальные пути, определяющие эффективность терапии глиобластомы вирусом осповакциныVasilevaNatalia S.ВасильеваНаталья Сергеевна
Russian Federation
nataly_vas@bk.ruAgeenkoAlisa B.АгеенкоАлиса Борисовна
Russian Federation
nataly_vas@bk.ruRichterVladimir A.РихтерВладимир Александрович
Russian Federation
nataly_vas@bk.ruKuliginaElena V.КулигинаЕлена Владимировна
Russian Federation
nataly_vas@bk.ruInstitute of Chemical Biology and Fundamental Medicine SB RASИнститут химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН2107202214262702910202116032022Copyright ©; 2022, Vasileva N.S., Ageenko A.B., Richter V.A., Kuligina E.V.Copyright ©; 2022, Васильева Н.С., Агеенко А.Б., Рихтер В.А., Кулигина Е.В.2022Vasileva N.S., Ageenko A.B., Richter V.A., Kuligina E.V.Васильева Н.С., Агеенко А.Б., Рихтер В.А., Кулигина Е.В.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://actanaturae.ru/2075-8251/article/view/11623

The resistance of glioblastoma to existing therapies puts limits on quality-of-life improvements and patient survival with a glioblastoma diagnosis. The development of new effective glioblastoma therapies is based on knowledge about the mechanisms governing tumor resistance to therapeutic agents. Virotherapy is one of the most actively developing approaches to the treatment of malignant neoplasms: glioblastoma in particular. Previously, we demonstrated that the recombinant vaccinia virus VV-GMCSF-Lact exhibits in vitro cytotoxic activity and in vivo antitumor efficacy against human glioblastoma. However, the studied glioblastoma cell cultures had different sensitivities to the oncotoxic effect of the virus. In this study, we investigated cancer stem cell (CSC) surface markers in glioblastoma cells with different sensitivities to VV-GMCSF-Lact using flow cytometry and we assessed the levels of proteins affecting viral entry into cells and virus infection efficiency by western blotting. We showed that cell cultures more sensitive to VV-GMCSF-Lact are characterized by a greater number of cells with CSC markers and a lower level of activated Akt kinase. Akt probably inhibits lactaptin-induced apoptosis in virus-resistant cells. Hence, we suggest that the sensitivity of glioblastoma cells to the oncotoxic effect of VV-GMCSF-Lact is determined by the nature and extent of the disturbances in cell death regulation in various cultures. Further investigation of the factors affecting glioblastoma resistance to virotherapy will test this hypothesis and identify targets for antitumor therapy, combined with VV-GMCSF-Lact.

Резистентность глиобластомы к существующим методам терапии лимитирует выживаемость и повышение качества жизни пациентов с данным диагнозом. Для разработки эффективных способов лечения глиобластомы необходимо знать механизмы, определяющие устойчивость опухоли к терапевтическим агентам. Виротерапия относится к наиболее активно развивающимся подходам к лечению злокачественных новообразований, в том числе глиобластом. Ранее мы показали, что рекомбинантный вирус осповакцины VV-GMCSF-Lact обладает цитотоксической активностью in vitro и противоопухолевой эффективностью in vivo в отношении глиобластомы человека. Однако исследованные культуры клеток глиобластомы обладали разной чувствительностью к онкотоксическому действию вируса. С помощью метода проточной цитометрии мы определили представленность поверхностных маркеров стволовых опухолевых клеток на клетках глиобластомы с различной чувствительностью к VV-GMCSF-Lact, а также методом вестерн-блот-анализа оценили уровень белков, способных влиять на проникновение вируса в клетки и на эффективность вирусной инфекции. Мы показали, что в культурах клеток, более чувствительных к VV-GMCSF-Lact, регистрируется большее количество клеток, несущих маркеры стволовых опухолевых клеток, и более низкий уровень активированной киназы Akt. Akt, вероятно, ингибирует апоптоз, индуцируемый лактаптином в клетках, устойчивых к вирусу. Таким образом, можно предположить, что чувствительность клеток глиобластомы к онкотоксическому действию VV-GMCSF-Lact определяется характером и степенью нарушений процессов регуляции гибели клеток различных культур. Дополнительное изучение факторов, влияющих на устойчивость глиобластомы к виротерапии, позволит проверить эту гипотезу и выявить мишени для противоопухолевой терапии, комбинированной с VV-GMCSF-Lact.

glioblastomaoncolytic virusesVV-GMCSF-Lactcancer stem cellsmechanisms of glioblastoma resistanceглиобластомамеханизмы резистентности глиобластомыонколитические вирусыстволовые опухолевые клеткиVV-GMCSF-LactРоссийский фонд фундаментальных исследованийRussian Foundation for Basic Research20-34-90041Институт химической биологии и фундаментальной медицины СО РАНInstitute of Chemical Biology and Fundamental Medicine SB RAS122022100238-7РФФИ, Минобрнауки РФTan A.C., Ashley D.M., López G.Y., Malinzak M., Friedman H.S., Khasraw M. // CA Cancer J. Clin. 2020. V. 70. № 4. P. 299–312.Kochneva G., Sivolobova G., Tkacheva A., Grazhdantseva A., Troitskaya O., Nushtaeva A., Tkachenko A., Kuligina E., Richter V., Koval O. // Oncotarget. 2016. V. 7. № 45. P. 74171–74188.Vasileva N., Ageenko A., Dmitrieva M., Nushtaeva A., Mishinov S., Kochneva G., Richter V., Kuligina E. // Life. 2021. V. 11. № 10. P. 1084.Mao P., Joshi K., Li J., Kim S.-H., Li P., Santana-Santos L., Luthra S., Chandran U.R., Benos P.V., Smith L., et al. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2013. V. 110. № 21. P. 8644–8649.Bhat K.P.L., Balasubramaniyan V., Vaillant B., Ezhilarasan R., Hummelink K., Hollingsworth F., Wani K., Heathcock L., James J.D., Goodman L.D., et al. // Cancer Cell. 2013. V. 24. № 3. P. 331–346.Zhang Q., Liu F. // Cell Death Dis. 2020. V. 11. № 6. P. 485.Raja J., Ludwig J.M., Gettinger S.N., Schalper K.A., Kim H.S. // J. Immunother. Canc. 2018. V. 6. № 1. P. 140.Moss B. // Virology. 2006. V. 344. № 1. P. 48–54.Sobhy H. // Arch. Virol. 2017. V. 162. № 12. P. 3567–3585.Mercer J., Helenius A. // Science. 2008. V. 320. № 5875. P. 531–535.Mercer J., Helenius A. // Nat. Cell Biol. 2009. V. 11. № 5. P. 510–520.Bahadur S., Sahu A.K., Baghel P., Saha S. // Oncol. Rev. 2019. V. 13. № 2. P. 114–124.Skaga E., Kulesskiy E., Brynjulvsen M., Sandberg C.J., Potdar S., Langmoen I.A., Laakso A., Gaál-Paavola E., Perola M., Wennerberg K., et al. // Clin. Translat. Med. 2019. V. 8. № 1. P. 33.Skaga E., Kulesskiy E., Brynjulvsen M., Sandberg C.J., Potdar S., Langmoen I.A., Laakso A., Gaál‐Paavola E., Perola M., Wennerberg K., et al. // Clin. Translat. Med. 2019. V. 8. № 1. P. 33.Prager B.C., Bhargava S., Mahadev V., Hubert C.G., Rich J.N. // Trends Cancer. 2020. V. 6. № 3. P. 223–235.Wang J., Wakeman T.P., Lathia J.D., Hjelmeland A.B., Wang X.-F., White R.R., Rich J.N., Sullenger B.A. // Stem Cells. 2009. V. 28. № 1. P. 17–28.Hassn Mesrati M., Behrooz A.B., Abuhamad Y.A., Syahir A. // Cells. 2020. V. 9. № 5. P. 1236.Lauko A., Lo A., Ahluwalia M.S., Lathia J.D. // Semin. Cancer Biol. 2021. P. S1044579X21000493.Capela A., Temple S. // Neuron. 2002. V. 35. № 5. P. 865–875.Son M.J., Woolard K., Nam D.-H., Lee J., Fine H.A. // Cell Stem Cell. 2009. V. 4. № 5. P. 440–452.Moos M., Tacke R., Scherer H., Teplow D., Früh K., Schachner M. // Nature. 1988. V. 334. № 6184. P. 701–703.Mohanan V., Temburni M.K., Kappes J.C., Galileo D.S. // Clin. Exp. Metastasis. 2013. V. 30. № 4. P. 507–520.Cheng L., Wu Q., Huang Z., Guryanova O.A., Huang Q., Shou W., Rich J.N., Bao S. // EMBO J. 2011. V. 30. № 5. P. 800–813.Held-Feindt J., Schmelz S., Hattermann K., Mentlein R., Mehdorn H.M., Sebens S. // Neurochem. Internat. 2012. V. 61. № 7. P. 1183–1191.Bao S., Wu Q., Li Z., Sathornsumetee S., Wang H., McLendon R.E., Hjelmeland A.B., Rich J.N. // Cancer Res. 2008. V. 68. № 15. P. 6043–6048.Li Z. // Exp. Hematol. Oncol. 2013. V. 2. № 1. P. 17.Bao S., Wu Q., McLendon R.E., Hao Y., Shi Q., Hjelmeland A.B., Dewhirst M.W., Bigner D.D., Rich J.N. // Nature. 2006. V. 444. № 7120. P. 756–760.Wei Y., Jiang Y., Zou F., Liu Y., Wang S., Xu N., Xu W., Cui C., Xing Y., Liu Y., et al. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2013. V. 110. № 17. P. 6829–6834.Soares J.A.P., Leite F.G.G., Andrade L.G., Torres A.A., De Sousa L.P., Barcelos L.S., Teixeira M.M., Ferreira P.C.P., Kroon E.G., Souto-Padrón T., et al. // J. Virol. 2009. V. 83. № 13. P. 6883–6899.Diehl N., Schaal H. // Viruses. 2013. V. 5. № 12. P. 3192–3212.El-Jesr M., Teir M., Maluquer de Motes C. // Front. Immunol. 2020. V. 11. P. 568412.Lei M., Lu W., Meng W., Parrini M.-C., Eck M.J., Mayer B.J., Harrison S.C. // Cell. 2000. V. 102. № 3. P. 387–397.Meshki J., Douglas S.D., Hu M., Leeman S.E., Tuluc F. // PLoS One. 2011. V. 6. № 9. P. e25332.Moore S.F., Hunter R.W., Hers I. // J. Biol. Chem. 2011. V. 286. № 28. P. 24553–24560.Meade N., Furey C., Li H., Verma R., Chai Q., Rollins M.G., DiGiuseppe S., Naghavi M.H., Walsh D. // Cell. 2018. V. 174. № 5. P. 1143–1157.e17.Alessi D.R., James S.R., Downes C.P., Holmes A.B., Gaffney P.R.J., Reese C.B., Cohen P. // Curr. Biol. 1997. V. 7. № 4. P. 261–269.Manning B.D., Cantley L.C. // Cell. 2007. V. 129. № 7. P. 1261–1274.Memmott R.M., Dennis P.A. // Cell. Signal. 2009. V. 21. № 5. P. 656–664.Zhou H., Li X.-M., Meinkoth J., Pittman R.N. // J. Cell Biol. 2000. V. 151. № 3. P. 483–494.Fomin A.S., Koval O.A., Semenov D.V., Potapenko M.O., Kuligina E.V., Kit Yu.Ya., Richter V.A. // Bioorganic Chemistry. 2012. V. 38. №. 1. P. 1–7.Фомин A.C., Коваль О.А., Семенов Д.В., Потапенко М.О., Кулигина Е.В., Кит Ю.Я., Рихтер В.А. // Биоорган. химия. 2012. Т. 38. № 1. С. 1–7.Cetintas V.B., Batada N.N. // J. Transl. Med. 2020. V. 18. № 1. P. 45.Smith J.S., Tachibana I., Passe S.M., Huntley B.K., Borell T.J., Iturria N., O’Fallon J.R., Schaefer P.L., Scheithauer B.W., James C.D., et al. // J. Natl. Cancer Inst. 2001. V. 93. № 16. P. 1246–1256.Geue S., Aurbach K., Manke M.-C., Manukjan G., Münzer P., Stegner D., Brähler C., Walker-Allgaier B., Märklin M., Borst C.E., et al. // Blood. 2019. V. 134. № 21. P. 1847–1858.Han J.E., Lim P.W., Na C.M., Choi Y.S., Lee J.Y., Kim Y., Park H.W., Moon H.E., Heo M.S., Park H.R., et al. // Exp. Neurobiol. 2017. V. 26. № 5. P. 295–306.Velpula K.K., Tsung A.J. // CNS Oncology. 2014. V. 3. № 3. P. 177–179.